中间件加强框架之InterceptFramework

此次咱们为你们带来中间件加强框架专题（MOF）的最后一篇文章，为你们讲解MOF中的InterceptFramework框架。该框架能够在应用启动过程当中获取画像信息，实现应用画像数据采集和存储。

前言

在智能运维中，应用服务所使用的组件及JAR包等相关信息很是重要，这些信息可以清晰地描绘一个应用服务的骨架，咱们称这些信息为应用画像。在UAVStack中，中间件加强框架（MOF）下的InterceptFramework能够在应用启动过程当中获取画像信息。本文主要介绍InterceptFramework的架构原理和在此基础上实现的应用画像数据采集与存储。

总体架构

关键技术

Javaassist

Hook

关键类及功能

Profile数据和客户端监控指标主要经过InterceptSupport和hookProxy机制捕获和监控。

Profile也会安装至DataObserver对象并暴露JMX/HTTP接口。

拦截以前的准备

1.在应用启动的特定生命周期内改写字节码，植入特定的逻辑处理代码进行拦截。

2.拦截框架对应的Supporter启动，从配置文件中获取应该装载的Listener，构建InterceptSupport实例，把Listener添加到InterceptSupport实例中。

具体的拦截逻辑

在应用启动过程当中的特定生命周期，以前植入的代码拦截逻辑开始执行InterceptSupport的doIntercept方法，遍历已注册的Listener监听器。每一个监听器都继承自InterceptEventListener类。不一样的子Listener对相应类型的画像采集处理：AppProfilingListener负责监听全部服务画像事件，AppFrkHookFactoryListener负责监听客户端画像事件。

架构说明

• InterceptSupport：单例做为统一的Profile/Client hook捕获入口点
• InterceptContext：捕获上下文接口, 全部捕获参数由Context封装
• InterceptEventListener：事件劫持监听器, 全部监听器需继承并注册监听
• AppProfilingListener：服务画像监听器, 监听全部服务画像事件
• AppFrkHookFactoryListener：客户端画像监听代理

关键类说明

• StandardProfile：实现了Profile接口，是画像数据抓取实现类，提供了doProfiling方法负责抓取行为和生成抓取结果；
• ProfileHandler：不一样的抓取逻辑和抓取点的共同接口，实现不一样的抓取逻辑；提供了抓取行为的doProfiling方法;
• StandardProfileRepository：存储画像数据抓取数据结构；
• DataObserver：暴露了JMX/HTTP接口数据；
• Profile实时监控在从AppProfilingListener类调用startProfiling时，将Profile对象安装到DataObserver对象中；
• DataObserver提供JMX/HTTP服务，供后续抓取使用，其中Http服务注册了HttpJEEProfileObserver，主要负责画像数据的抓取服务；

各个Handler类具体处理抓取的各种数据。

画像数据

画像数据即静态数据，是在进程启动时便可获得的数据，包括操做系统相关的信息、程序相关的信息、程序启动后相关的初始化信息。

画像数据主要包括服务画像、溯源感知画像和客户端画像三部分，如上图所示。如下分别从这三个方面介绍画像采集：

服务画像采集

服务画像描述了服务本体的信息，包括应用惟一标识（AppID）、服务名（Service ID）、服务实例的URI、服务接口的URI、服务接口的元数据（类、方法、入参出参、注解、部署描述符）。

以Tomcat为例，应用的启动过程须要通过StandardContext的start方法。咱们能够在此方法的最后植入代码逻辑进行拦截，经过拦截能够获取到如下信息：

应用名、webworkdir（工做目录）、servletcontext、contextpath、basepath（应用实际路径）等容器上下文信息；

根据相应的技术规范（Servlet、JAXRS、JAXWS、Spring等）获取画像数据，主要包括：经过反射的方式获取类和方法名以及出参入参信息、扫描注解类、获取注解信息、解析部署描述符文件（web.xml等）信息。

服务画像除了获取以上信息外，还获取应用的日志路径和所用JAR包等信息。

溯源画像采集

溯源画像采集主要借助HTTP协议Header中的字段进行溯源，经过中间件劫持技术拦截Tomcat中StandardEngineValve的Invoke方法，获取溯源数据。

收集的数据有如下几种：

• Client Address：直连客户端IP地址；
• X-Forwarded-For：若是存在，则为代理路由地址链，则直连客户端为代理服务；
• Host：代表远程主机甚至端口信息，若是直连客户端是代理服务，则Host为代理IP地址和端口；
• User-Agent：代理描述，可用来区分浏览器仍是程序客户端，还能够提取不少浏览器终端信息；
• UAV-Client-Src：HTTP客户端劫持加入的Header字段，用于UAV应用之间调用的拟合。

客户端画像采集

客户端画像经过对一系列经常使用中间件客户端进行劫持实现，目前已支持同步/异步http、数据库jdbc、redis(jedis,aredis,lettuce)、mongodb、rocketmq/rabbitmq/Kafka、ESClient等。

劫持经过javaassist字节码改写、动态代理等AOP技术，在客户端调用代码中嵌入特定处理逻辑，获取调用相关的信息，如调用地址、调用协议、调用结果等。

画像数据基于调用地址、访问协议、调用结果的特征提取来肯定目标服务。

调用地址：以类URI格式表示

http/https服务（业务/代理服务）：http://

关系型数据库（数据源服务）：jdbc:

非关系型数据库或缓存（数据源服务）：

消息队列（消息服务）：mq:

访问协议：某种访问动做。例如HTTP的POST、SQL插入、发送/订阅消息、Redis的hgethashall、Mongo的Collection操做等。

访问结果特征：服务的基础栈类型、是否集群，例如Nginx、Tomcat、Apache等。

以ESClient为例，咱们能够劫持TransportService的sendRequest方法，植入咱们的拦截代码逻辑。

与服务画像不一样的是，客户端画像发生在具体客户端调用过程当中，并不是在应用的启动环节。

画像存储结构

画像存储按如下结构分层存储：

StandardProfileRespository存储某个应用的整个画像；

StandardProfileElement存储某类组件画像（服务端、客户端、日志、jar等）；

ProfileElementInstance存储某类组件当中的某一个组件画像，以服务组件画像为例，如：如组件JAXRS、Servlets各为一个ProfileElementInstance，但它们同属于服务组件这一StandardProfileElement.

DataObserver提供了JMX和HTTP两种模式来暴露接口画像数据，这一点与实时数据相似，在咱们MOF系列的兄弟篇《中间件增长框架之CaptureFramework》中已经详细介绍过，在此处再也不赘述。

做者：李兴胜

宜信技术学院